DE2335048B2

DE2335048B2 - ELECTRIC CONVERTER FOR CONVERTING A RECTANGULAR SIGNAL INTO A SINE SIGNAL

Info

Publication number: DE2335048B2
Application number: DE19732335048
Authority: DE
Inventors: Harold D. Cincinnati; Wise Robert G. Loveland; Ohio Wiebe (V.St.A.)
Original assignee: Cincinnati Milacron Inc., Cincinnati, Ohio(V.St.A.)
Priority date: 1972-08-14
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1976-09-09
Also published as: GB1383873A; US3821652A; CA987743A; JPS4947057A; DE2335048A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wandler zum Umwandeln eines rechteckförmigen Signals in ein sinusförmiges Signal, mit einer Phasendetektorschaltung, deren einer Eingang ein rechteckförmiges Signa! und deren anderer Eingang ein sinusförmiges Signal aufnimmt und die ein Korrektursignal erzeugt, das die Pnasenbeziehung zwischen den Größen an den genannten Eingängen wiedergibt.The invention relates to an electrical converter for converting a square-wave signal into a sinusoidal signal, with a phase detector circuit, one input of which is a square-wave signal. and the other input of which receives a sinusoidal signal and which generates a correction signal which the Represents the phase relationship between the quantities at the named inputs.

Es ist allgemein bekannt, in Verbindung mit Rechteck-Sinuswellenkonvertern besondere Filternetzwerke zu verwenden. Im allgemeinen wird ein aktives Filter dazu verwendet, um eine Sinuswelle zu erzeugen. Derartige Einrichtungen sind jedoch gegenüber Umwelteinflüssen und Alterung empfindlich. Darüber hinaus verursachen Abweichungen oder Schwankungen innerhalb der Herstellungstoleranz bestimmter Bauelemente Phasenveränderungen in dem ausgegebenen sinusförmigen Signal. Um daher eine Schaltung der vorliegenden Art innerhalb bestimmter Toleranzen betriebsfähig zu halten, ist entweder eine dauernde Überprüfung und Abstimmung der Schaltung erforderlich, oder die Schaltung muß durch Auswahl geeigneter Bauelemente von Hand genau einjustiert und innerhalb geregelter Umgebungsbedingungen betrieben werden.It is well known to use special filter networks in connection with square sine wave converters to use. In general, an active filter is used to generate a sine wave. Such facilities are, however, sensitive to environmental influences and aging. About that in addition, cause deviations or fluctuations within the manufacturing tolerance of certain components Phase changes in the output sinusoidal signal. Therefore, in order to create a circuit of the Keeping the present species operational within certain tolerances is either permanent Verification and coordination of the circuit required, or the circuit must be selected by selecting suitable ones Components are precisely adjusted by hand and operated within regulated ambient conditions.

Durch die aus der deutschen Auslegeschrift 10 80 629 bekannte Schaltungsanordnung soll mit Hilfe einer Rechteckwelle und einer Sinuswelle eine Regelspannung erzeugt werden, welche die Phasenlage dieser zwei miteinander zu vergleichenden und voneinander unabhängigen Schwingungen wiedergibt. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist daher nicht in der Lage, aus einem rechteckförmigen Signal ein sinusförmiges Signal zu erzeugen.By means of the German Auslegeschrift 10 80 629 known circuit arrangement is to use a square wave and a sine wave to generate a control voltage are generated, which the phase position of these two to be compared with each other and from each other reproduces independent vibrations. This known circuit arrangement is therefore not able to to generate a sinusoidal signal from a square wave signal.

Aus der deutschen Patentschrift 9 26 558 ist eine Schaltungsanordnung zum Synchronisieren eines Oszillators auf eine Steuerschwingung bekannt. Der Oszillator ist dabei in seiner Eigenfrequenz willkürlich regelbar und es wird weiter eine dem Oszillator entnommene Schwingung als auch eine der Steuerschwingung entnommene Schwingung einer Phasenvergleichsstufe zugeführt, deren Ausgangsspannung dann zur Regelung der Oszillatorfrequenz verwendet wird. Auch diese bekannte Schaltungsanordnung ist somit nicht dafür bestimmt, eine Umwandlung eines rechteckförmigen Signals in ein sinusförmiges Signal vorzunehmen, sondern es soll mit Hilfe dieser bekannten Schaltung ein Synchronisationsproblem gelöst werden, zu welchem Zweck die dem Oszillator entnommene Schwingung der Phasenvergleichsstufe über ein Netzwerk zugeführt wird, das eine Phasenverschiebung der dem Oszillator entnommenen Schwingung bewirkt und das mit Einrichtungen zum Regeln dieser Phasendrehung verseher, ist. Die Einrichtung zum Regeln derGerman Patent 9 26 558 discloses a circuit arrangement for synchronizing an oscillator known to a control oscillation. The oscillator's natural frequency can be arbitrarily regulated and there is also an oscillation taken from the oscillator and one of the control oscillation The extracted oscillation is fed to a phase comparison stage, the output voltage of which is then used for regulation the oscillator frequency is used. This known circuit arrangement is therefore not for this either intended to convert a square-wave signal into a sinusoidal signal, rather, a synchronization problem is to be solved with the aid of this known circuit, to which Purpose the oscillation taken from the oscillator is fed to the phase comparison stage via a network that causes a phase shift of the oscillation taken from the oscillator and that with Means for regulating this phase rotation is mistaken. The facility to regulate the

phasendrehung ist mit der Einrichtung zum willkürlichen Regeln der Eigenfrequenz des Oszillators derart gekoppelt, daß der beim willkürlichen Regeln entstellenden Phasenverschiebung zwischen der Steuerschwingung und der Oszillatorschwingung entgegenge- *rirktw:rdphase rotation is with the facility to the arbitrary Controlling the natural frequency of the oscillator coupled in such a way that the arbitrary control distorted Phase shift between the control oscillation and the oscillator oscillation opposite * effective: approx

Es ist auch ein elektrischer Wandler zum Umwandeln «ines rechteckförmigen Signals in ein sinusförmiges Signal bekannt, bei welchem ein Eingangskreis das rechteckförmige Signal in der Phase verschiebt und yobei auch ein steuerbarer Sinusgenerator vorgesehen fet, der das sinusförmige Signal in einer bestimmten Phasenbeziehung relativ zum rechteckförmigen Signa! erzeugt. Der Wandler enthält eine Mitkopplungsschleife, die auf die Grundfrequenz des Eingangssignals abgestimmt ist. Nach dem Zuführen des Rechteckwellensignals am Eingang des Wandlers, schwingt die Schaltung auf der genannten Grundfrequenz und erzeugt eine sinusförmige, mit dieser Grundfrequenz phasenverriegelte Ausgangsspannung derselben Frequenz.(l JS-PS 31 39 537).It is also an electrical converter for converting a rectangular signal to a sinusoidal one Signal known, in which an input circuit shifts the square wave signal in phase and A controllable sine wave generator is also provided fet, which shows the sinusoidal signal in a certain phase relation relative to the rectangular signal. generated. The converter contains a positive feedback loop, which is matched to the fundamental frequency of the input signal. After feeding the square wave signal at the input of the converter, the circuit oscillates at the above-mentioned fundamental frequency and generates a sinusoidal output voltage of the same frequency, phase-locked with this fundamental frequency JS-PS 31 39 537).

Aus der US-PS 34 36 647 ist schließlich eine Schaltung zum Verschieben der Phase eines sinusförmigen Eingangssignals um einen vorbestimmten Betrag bekannt. Dieser Betrag der Phasenverschiebung ist *₅ veränderlich und das Ansprechverhalten der Schaltung ist relativ unabhängig von der Frequenz des sinusförmigen Eingangssignals. Mit Hilfe dieser bekannten Schaltung soll eine Phasenverschiebung von 90" zwischen einem sinusförmigen Eingangssignal und einem sinusförmigen Ausgangssignals, welches über eine Wandlerstufe in ein rechteckförmiges Signal umgewandelt wird, erzeug* werden. Auch enthält die bekannte Schallung ein veränderbares /?C-Filternetzwerk zur Steuerung der Phasenverschiebung über einen breiten Frequenzbereich.Finally, from US-PS 34 36 647 a circuit for shifting the phase of a sinusoidal input signal by a predetermined amount is known. This amount of phase shift is ₅ * variable and the responsiveness of the circuit is relatively independent of the frequency of the sinusoidal input signal. With the help of this known circuit, a phase shift of 90 "is to be generated between a sinusoidal input signal and a sinusoidal output signal, which is converted into a square-wave signal via a converter stage Phase shift over a wide frequency range.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen elektrischen Wandler der eingangs definierten Art zu schaffen, der von Umwelteinflüssen oder Alterungseinflüssen unabhängig ist und bei dem das sinusförmige Signal eine sehr stabile Phasenbeziehung zum eingegebenen Rechteckwellensignal beibehält. The object underlying the invention is to provide an electrical converter of the initially to create a defined type that is independent of environmental influences or aging influences and in which the sinusoidal signal maintains a very stable phase relationship with the input square wave signal.

Ausgehend von dem elektrischen Wandler der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein das rechteckförmige Signal empfangender Eingangskreis, der das rechteckförmige Signal in der Phase um 90° verschiebt, vorgesehen ist und daß ein steuerbarer Sinusgenerator vorgesehen ist, der das um 90° phasenverschobene rechteckförmige Signal und das Korrektursignal empfängt und das sinusförmige Signal in einer bestimmten Phasenbeziehung relativ zum rechteckförmigen Signal erzeugt.Based on the electrical converter of the type defined at the outset, this object is achieved according to the invention solved in that an input circuit receiving the square-wave signal, the square-wave Signal shifts in phase by 90 °, is provided and that a controllable sine wave generator is provided, which receives the 90 ° phase-shifted rectangular signal and the correction signal and the sinusoidal signal in a specific phase relationship relative to the square-wave signal generated.

Bei dem elektrischen Wandler nach der vorliegenden Erfindung steht zunächst nur ein rechteckförmiges Signal zur Verfügung. Das aus dem rechteckförmigen Signal gewonnene sinusförmige Signal wird als zweite Eingangsgröße verwendet bzw. wird der Phasendetektorschaltung zugeführt. Der erfindungsgemäß aufgebaute elektrische Wandler führt weiter zu dem besonderen Vorteil, daß die Phasenbeziehung zwischen dem eingegebenen Recheckwellensignal und dem erhaltenen sinusförmigen Signal immer äußerst stabil bleibt und daher die Rechteck-Sinuswellenumwandlung sehr genau erfolgt. Die stabile Phasenbeziehung wird jedoch auch unabhängig von bestimmten Änderungen der Schaltungskomponenten innerhalb der Herstellungsto-In the electrical converter according to the present invention, there is initially only a rectangular one Signal available. The sinusoidal signal obtained from the square wave signal is used as the second Input variable is used or fed to the phase detector circuit. The constructed according to the invention electrical converter leads to the particular advantage that the phase relationship between the input square wave signal and the received sinusoidal signal always remains extremely stable and hence the square sine wave conversion is very accurate. However, the stable phase relationship will also independent of certain changes to the circuit components within the manufacturing

leranz und unabhängig von Änderungen in den Komponenten der Schaltung aufgrund von Umwelteinflüssen oder Änderungen beibehalten.Tolerance and independent of changes in the components of the circuit due to environmental influences or keep changes.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Bei der Ausgestaltung des elektrischen Wandlers gemäß Anspruch 2 wird das rechteckförmige Eingangssignal dazu verwendet, den Mittelwert des sinusförmigen Ausgangssignals zwischen den Spannungspitzen desselben abzutasten. Wenn dieser Mittelwert von Null abweicht, so wird die Phase des sinusförmigen Signals derart verschoben, daß der genannte Mittelwert wieder auf Null zurückkehrt. Der Wandler nach der vorliegenden Erfindung arbeitet somit nicht auf der Grundlage einer nachzujustierenden Schaltung.Advantageous further developments of the invention are described in the subclaims. In the design of the electrical converter according to claim 2, the square-wave input signal is used to sample the mean value of the sinusoidal output signal between the voltage peaks of the same. If this mean value deviates from zero, the phase of the sinusoidal signal is shifted in such a way that said mean value returns to zero. The converter of the present invention works thus not on the basis of a readjustment circuit.

Anstelle der Verwendung einer Vergleichseinrichtung wird auch eine Integrierstufe verwendet, durch die der unerwünschte Phasenverschiebungsfehler in der Schaltung auf Null reduziert wird. Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 — 5. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtInstead of using a comparison device, an integration stage is also used through which the undesired phase shift error in the circuit is reduced to zero. Particularly useful Refinements of the invention emerge from claims 3-5. The invention is described below explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild des elektrischen Wandlers,Fig. 1 is a general block diagram of the electrical Converter,

Fig.2 ein detailliertes Blockschaltbild, welches eine Ausführungsform eines Rechteck-Sinuswellenwandlers zeigt,Figure 2 is a detailed block diagram showing a Embodiment of a square sine wave converter shows

F i g. 3 ein detailliertes Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des elektrischen Wandlers,F i g. 3 is a detailed block diagram of a second embodiment of the electrical converter;

Fig.4 einen detaillierten Schaltplan einer Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, und4 shows a detailed circuit diagram of a combination of the first and second embodiments, and

F i g. 5, auf welche Weise eine Vielzahl von Wandlerschaltungen dazu verwendet werden kann, um eine Vielzahl von sinusförmigen Signalen zu erzeugen.F i g. 5 shows how a variety of converter circuits can be used to generate a Generate variety of sinusoidal signals.

F i g. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild des Gegenstandes der Erfindung. Ein Eingangskreis 10 spricht auf ein rechteckförmiges Signal auf der Leitung 11 an und verschiebt das rechteckförmige Signal in der Phase um 90 Grad. Eine Phasendetektorschaltung 12 spricht auf das Rechtecksignal und ein Sinussignal auf der Leitung 13 an und erzeugt ein Korrektursignal, welches die Phasenbeziehung zwischen dem Rechtecksignal und dem Sinussignal wiedergibt. Ein Sinuswellengenerator 14 spricht auf das phasenverschobene Signal aus dem Eingangskreis 10 und auf das Korrektursignal an, um das Sinussignal mit einer bestimmten Phasenbeziehung zum Rechtecksignal zu erzeugen. Der Sinuswellengenerator 14 arbeitet derart, daß er die Phasenbeziehung in Abhängigkeit von dem Korrektursignal einstellt und zwar unabhängig von spezifischen Änderungen der Komponenten der Schaltung. Nach dem anfänglichen Zusammenbau braucht die Schaltung während der Verwendung nicht mehr nachgeeicht zu werden.F i g. 1 shows a general block diagram of the subject matter of the invention. One input circuit 10 responds to a square-wave signal on line 11 and shifts the square-wave signal in the Phase by 90 degrees. A phase detector circuit 12 responds to the square wave signal and a sinusoidal signal the line 13 and generates a correction signal, which the phase relationship between the square wave signal and reproduces the sinusoidal signal. A sine wave generator 14 responds to the phase shifted signal from the input circuit 10 and to the correction signal to the sinusoidal signal with a certain phase relationship to generate square wave signal. The sine wave generator 14 operates to maintain the phase relationship adjusts as a function of the correction signal, regardless of specific changes in the Components of the circuit. After the initial assembly, the circuit takes during the Use to no longer be recalibrated.

F i g. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild einer Ausführungsform des Wandler. Die Phasendetektorschaltung 12 besteht aus einer Halbwellen-Abtastschaltung !6 und einer Integrierschaltung 18. Die Halbwellen-Abtastschaltung 16 wird durch das Rechtecksignal auf der Leitung 17 erregt und tastet das Sinussignal aul der Leitung 19 ab, und zwar während einer halber Periode desselben. Die Probeentnahmeperiode wire durch das Rechtecksignal definiert und befindet sich zwischen den Amplituden-Spitzenwerten des sinusför migen Signals, so daß während der Probeentnahmezeil bzw. Abtastzeit der Mittelwert des sinusförmiger Signals gleich Null ist. Eine Integrierschaltung 18 ist ar die Abtastschaltung 16 angeschlossen und erzeugt eirF i g. 2 shows a detailed block diagram of one embodiment of the converter. The phase detector circuit 12 consists of a half-wave sampling circuit! 6 and an integrating circuit 18. The half-wave sampling circuit 16 is excited by the square wave signal on line 17 and samples the sinusoidal signal aul the line 19 from, and that during half a period of the same. The sampling period wire defined by the square wave signal and is located between the peak amplitude values of the sinusför moderate signal, so that the mean value of the sinusoidal during the sampling line or sampling time Signal is zero. An integrating circuit 18 is connected to the sampling circuit 16 and generates eir

Korrektursignal in Abhängigkeit von dem Probeentnahmeprozeß. Das Korrektursignal stellt daher die Phasenbeziehung zwischen dem Rechtecksignal und dem sinusförmigen Signal dar.Correction signal depending on the sampling process. The correction signal therefore represents the phase relationship between the square wave signal and the sinusoidal signal.

Der Sinuswellengenerator 14 ist an den Eingangskreis 10 angeschlossen und ebenso an die Phasendetektorschaltung 12 und enthält eine Filterschaltung 22, um ein sinusförmiges Signa! in Abhängigkeit von dem phasenverschobenen rechteckförmigen Signal zu erzeugen. Eine Phasenschieber-Steuerschaltung 20 spricht auf das Korrektursignal an, um ein Steuersignal für den Filterkreis 22 zu erzeugen. Das Steuersignal steuert die Phasenverschiebung in der Filterschaltung 22. Schließlich ist auch eine Verstärkerschaltung 24 an die Filterschaltung 22 angeschlossen. Wenn sich somit die Phase des Sinussignals am Ausgang ändert, erzeugt die Halbwellen-Abtastschaltung 16 ein von Null abweichendes Ausgangssignal. Dieses von Null abweichende Ausgangssignal ist in dem Korrektursignal enthalten, welches das Steuersignal veranlaßt, eine geeignete Phasenverschiebung in der Filterschaltung 22 zu erzeugen, wodurch die Ausgangsgröße der Halbwellen-Abtastschaltung 16 zurück auf den Wert von Null gebracht wird.The sine wave generator 14 is connected to the input circuit 10 and also to the phase detector circuit 12 and contains a filter circuit 22 to a sinusoidal signal! depending on the phase shifted generate square wave signal. A phase shift control circuit 20 responds to this Correction signal to generate a control signal for the filter circuit 22. The control signal controls the Phase shift in the filter circuit 22. Finally, an amplifier circuit 24 is also connected to the Filter circuit 22 connected. If the phase of the sinusoidal signal changes at the output, the generates Half-wave sampling circuit 16 provides a non-zero output signal. This non-zero The output signal is contained in the correction signal, which causes the control signal to select a suitable one Phase shift to produce in the filter circuit 22, thereby reducing the output of the half-wave sampling circuit 16 is brought back to the value of zero.

Fig.3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform. Der Eingangskreis 10 besteht aus einem Filter 28 und einer automatischen Verstärkungsregelung (AVR) 26. Die AVR 26 spricht auf ein rechteckförmiges Signal auf der Leitung 27 und auf ein sinusförmiges Signal auf der Leitung 29 an, um die Amplitude des sinusförmigen Signals entsprechend einer vorherbestimmten Amplituden-Bezugsgröße zu steuern bzw. zu regeln. Das Filter 28 spricht auf das Rechtecksignal an, und verschiebt die Phase dieses Signals um 90 Grad. Das Filter 28 entfernt auch unerwünschte Harmonische aus dem Rechteckwellensignal. Die Phasendetektorschaltung 12 und der Sinuswellengenerator 14 arbeiten in der oben beschriebenen Art.3 shows a detailed block diagram of a further embodiment. The input circuit 10 consists of a filter 28 and an automatic gain control (AVR) 26. The AVR 26 speaks to a square wave signal on the line 27 and to a sinusoidal signal on the line 29 to increases the amplitude of the sinusoidal signal according to a predetermined amplitude reference control or regulate. The filter 28 responds to the square wave signal and shifts the phase thereof Signal by 90 degrees. The filter 28 also removes unwanted harmonics from the square wave signal. The phase detector circuit 12 and the sine wave generator 14 operate in the manner described above Art.

Die AVR-Schaltung 26 besteht aus einer Spitzenwert-Abtastschaltung 30 und einer Differenzintegrierstufe 32. Die Spitzenwert-Abtastschaltung 30 spricht auf das Rechtecksignal an, um vom Spitzenwert des sinusförmigen Signals eine Probe zu entnehmen. Die Differenzintegrierstufe 32 ist an die Spitzenwert-Abtastschaltung 30 angeschlossen und ändert die Amplitude des rechteckförmigen Signals in Abhängigkeit von einem bestimmten Amplitudenbezugssignal am Eingangsanschluß 34.The AGC circuit 26 consists of a peak sampling circuit 30 and a differential integrator 32. The peak sampling circuit 30 responds to the Square wave signal to take a sample of the peak value of the sinusoidal signal. The difference integration stage 32 is connected to the peak value sampling circuit 30 and changes the amplitude of the square-wave signal as a function of a certain amplitude reference signal at the input terminal 34.

Fig.4 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Kombination der Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 2 und 3. In der Differenzintegrierstufe 32 ist ein logisches Element 38 und ein Transistor 40 vorhanden, die im Handel erhältliche Kopplungselemente zwischen den digitalen Schaltungen darstellen, welche das rechteckförmige Signal auf der Leitung 36 erzeugen. Die Differenzintegrierstufe enthält weiterhin einen Differenzverstärker 42, der auf die Differenz zwischen den Größen an den Eingängen 44 und 46 anspricht Dem Eingang 44 wird ein Amplituden-Bezugssignal aufgedrückt welches von einem Spannungsteilernetzwerk 48 abgeleitet wird. Der Eingang 46 ist mit einer Spitzenwert-Abtastschaltung 30 verbunden. In der Spitzenwert-Abtastschaltung 30 empfängt eine Wandler- und Treiberstufe 50 das rechteckförmige Eingangssignal und treibt einen monostabilen Multivibrator 52 Der Multivibrator 52 erzeugt einen Sampleimpuls für einen FET 54, welcher das sinusförmige Ausgangssignal auf der Leitung 56 abtastet.Fig.4 shows a schematic circuit diagram of a Combination of the exemplary embodiments according to FIG. 2 and 3. In the differential integration stage 32 is a logical one Element 38 and a transistor 40 are provided, the commercially available coupling elements between the represent digital circuits which generate the square wave signal on line 36. the Differential integrator further includes a differential amplifier 42, which is based on the difference between the Variables at the inputs 44 and 46 responds. The input 44 is impressed with an amplitude reference signal which is derived from a voltage divider network 48. The entrance 46 is with a Peak value sampling circuit 30 connected. In the peak value sampling circuit 30, a converter receives and driver stage 50 the square-wave input signal and drives a monostable multivibrator 52 The multivibrator 52 generates a sample pulse for an FET 54, which the sinusoidal output signal on line 56 scans.

Wie oben bereits erläutert wurde, arbeitet da: Filternetzwerk 28 derart, daß es die Phase de: rechteckigen Signals um 90 Grad verschiebt; da: sinusförmige Ausgangssignal ist daher um 90 Grat gegenüber dem rechteckförmigen Signal phasenver schoben. Der vom rechteckförmigen Signal gesteuerte Multivibrator 52 erzeugt einen Abtastimpuls zurr Zeitpunkt des Spitzenwerts des sinusförmigen AusAs has already been explained above, there: filter network 28 works in such a way that the phase de: shifts rectangular signal by 90 degrees; da: sinusoidal output signal is therefore around 90 degrees phase-shifted with respect to the square-wave signal. The one controlled by the square wave signal Multivibrator 52 generates a sampling pulse at the time of the peak value of the sinusoidal off

ίο gangssignals. Dieser Spitzenwert wird in der Kapazitäi 58 gespeichert und gelangt zum Eingang 46 de« Verstärkers 42 und wird mit der am EingangsanschluO 44 anliegenden Amplitudenbezugsgröße verglichen. Die Integrierstufe 32 stellt somit die Amplitude de:ίο output signal. This peak value is in the capacitance 58 and reaches the input 46 of the amplifier 42 and is connected to the input terminal 44 applied amplitude reference value compared. The integration stage 32 thus provides the amplitude de:

rechteckförmigen Signals ein, um die Amplitude de: sinusförmigen Ausgangssignals auf einem bestimmter Bezugswert zu halten.square wave signal to the amplitude de: sinusoidal output signal on a certain To hold reference value.

Das rechteckförmige Signal gelangt durch die AVR-Schaltung zu einem Filiernetzwerk 28. Da?The square wave signal passes through the AVR circuit to a filing network 28. There?

Filternetzwerk 28 besteht aus Widerständen 60 und 62 und Kapazitäten 64 und 66. Der Zweck des Filternetzwerks besteht darin, die Phase des rechteckigen Signals um 90 Grad zu verschieben und auch darin, unerwünschte Harmonsiche zu entfernen. Das in der Phase verschobene rechteckige Signal gelangt zu einem spannungsgesteuerten Bandpaßfilter 22, welches ein sinusförmiges Signal erzeugt. Das Bandpaßfilter sprich! auf eine Phasensteuerstufe 20 an, die als veränderbarer Widerstand in Form eines FET's 68 arbeitet. Der FET6fi spricht auf die Halbwellenabtastschaltung 16 an, um den Eingangswiderstand des Bandpaßfilters 22 zu verändern. Dieser veränderbare Widerstand wirkt derart, daß eine Phasenverschiebung am Ausgang des Filters 22 stattfinden kann.Filter network 28 consists of resistors 60 and 62 and capacitors 64 and 66. The purpose of the filter network consists in shifting the phase of the rectangular signal by 90 degrees and also in undesirable To remove harmonic. The phase-shifted rectangular signal arrives at a voltage controlled bandpass filter 22, which generates a sinusoidal signal. The bandpass filter speak! to a phase control stage 20, which works as a variable resistor in the form of an FET 68. The FET6fi is responsive to the half-wave sampling circuit 16 to change the input resistance of the bandpass filter 22. This variable resistance acts in such a way that a phase shift at the output of the filter 22 can take place.

Die Halbwellen-Abtastschaltung 16 enthält eine Wandler- und Treiberstufe 70. Ein Transistor 72 spricht auf das rechteckförmige Signal an und wird über eine Hälfte einer Periode eingeschaltet. Ein FET 74 wird durch den Transistor 72 betätigt und tastet das sinusförmige Ausgangssignal über eine Hälfte der Peridoe des rechteckförmigen Signals ab bzw. entnimmt Proben. Da das sinusförmige Ausgangssignal um 90 Grad gegenüber dem rechteckförmigen Signal phasenverschoben ist tritt der Sample-Vorgang zwi-The half-wave sampling circuit 16 includes a converter and driver stage 70. A transistor 72 speaks to the square-wave signal and is transmitted via a Switched on for half of a period. A FET 74 is actuated by transistor 72 and senses that sinusoidal output signal over half of the peridea of the rectangular signal from or takes Rehearse. Because the sinusoidal output signal is 90 degrees compared to the square wave signal is out of phase, the sampling process occurs between

sehen gegenüberliegenden Spitzenwerten des sinusförmigen Ausgangssignals auf. Die Signalprobe gelangt zu einem Eingang 76 eines Differenzverstärkers 78, der in einer Integrierstufe 18 enthalten ist. Der andere Eingang 80 ist über einen Widerstand mit Masse oder Erde verbunden und erzeugt so ein Null-Bezugssignal. Wenn das sinusförmige Ausgangssignal die ideale Phasenbeziehung zum rechteckförmigen Signal beibehält d. h. also eine Phasenverschiebung um 90 Grad, so ist der Mittelwert der entnommenen Signalproben gleich Null.see opposite peaks of the sinusoidal Output signal. The signal sample arrives at an input 76 of a differential amplifier 78, which is shown in an integration stage 18 is included. The other input 80 is via a resistor to ground or earth connected, thus generating a zero reference signal. When the sinusoidal output signal has the ideal phase relationship to the square wave signal maintains d. H. so a phase shift of 90 degrees, that's how it is Mean value of the signal samples taken equals zero.

Das durch die Integrierstufe erzeugte Signal hält daher den Widerstandswert der Phasensteuerschaltung 20 konstant; wenn jedoch das sinusförmige Ausgangssignal sich in seiner Phase aus der idealen Phasenbeziehung zum. rechteckförmigen Signal verschiebt so ist der genannte Mittelwert nicht NuIL Die Integrierstufe 18 erzeugt demzufolge ein Ausgangssignal für die Phasensteuereinheit 20, wodurch der Wert des Widerstandes der Phasensteuereinheit 20 geändert wird Diese Änderung des Widerstandes am Eingang des Bandpaß-The signal generated by the integrating stage therefore holds the resistance value of the phase control circuit 20 constant; however, if the sinusoidal output signal is phase out of the ideal phase relationship to the. shifts square-wave signal so the mean value mentioned is not NuIL The integrating stage 18 consequently generates an output signal for the phase control unit 20, whereby the value of the resistor the phase control unit 20 is changed This change in the resistance at the input of the bandpass

filters 22 dient dazu, eine Phasenverschiebung in demselben zu erzeugen, so daß das sinusförmige Ausgangssignal zurück in die ideale Phasenbeziehung relaiiv zur Rechteckwelle bzw. zu dem rechteckförmi-filters 22 is used to generate a phase shift in the same, so that the sinusoidal Output signal back into the ideal phase relationship relative to the square wave or to the square wave

gen Signal gebracht wird. Das durch das Bandpaüfilter 22 erzeugte sinusförmige Signal gelangt durch einen Puffer-Leistungsverstärker 24, welcher ein Verstärker mit geringer Verzerrung bzw. geringem Gleichspannungsoffset ist. Der Zweck des Verstärkers 24 besteht s darin, die nötige Leistung vorzusehen, die für irgendeine Last erforderlich ist.gen signal is brought. That through the bandpass filter 22 generated sinusoidal signal passes through a buffer power amplifier 24, which is an amplifier with low distortion or low DC offset. The purpose of amplifier 24 is s in providing the necessary power required for any load.

F i g. 5 zeigt, auf welche Weise eine Vielzahl von Wandlerschaltungen dazu verwendet werden kann, um eine Vielzahl von sinusförmigen Signalen zu erzeugen, die untereinander eine bestimmte Phasenbeziehung aufweisen. Der Zweck der Schaltung in F i g. 5 besieht darin, zwei Sinuswellen zu erzeugen, die um 90 Grad phasenverschoben sind. Ein rechte^ kförmigcs Signal auf der Eingangslcitung 84 gelangt durch eine Invcrtersuife 86 und ein Flip-Flop 88, das die Frequenz der Rechteckwelle durch zwei teilt. Die Rechteekwellc gelangt ebenso durch das Flip-Flop 90, um ein Signal mit einer Frequenz zu erzeugen, die gleich der Hälfte der Frequenz des Signals auf der Eingangsleitung 84 ist. Ein monostabiler Multivibrator 91 spricht auf das Flip-Flop 88 an, um eine Rückstellung für das Flip-Flop 90 zu bewirken. Die rechteckförmigen Signale aus den Flip-Flops 88 und 90 sind demzufolge um 90 Grad zueinander phasenverschoben. Eine erste Wandlerschaltung weist einen Eingangskreis auf. der aus einer Spil/enwcrt-Abtastschaltung 92, einer Diffcrcnzintcgrierstufe 94 und einem Filter % besteht. Hin Phascndctektor besteht aus einer Halbwcllen-Abtast-Nchaltung 98 und einer Integricrstufe 100. Schließlich besteht ein Sinuswellengcncrator aus einer Phascnsteuercinhcit 102, aus einem Bandpaßfilter 104 und einem Verstärker 106 und wird durch den Eingangskreis und den Phasendetektor erregt, um ein sinusförmiges Signal uiif der I.eilung 107 /u erzeugen, welches eine sehr stabile Phusenbe/ieliung relativ /u seinem entsprechenden rechteckigen Ringungssignal aufweist. Fine /weile Wandlcrsehaltung besitzt einen Eingangskreis, der aus einer Spitzenwert-Abtastsehaltung 108, einer Differcnz-Integrierstufc 110 und einem Filter 312 besieht. Ein Phasendetektor, der aus einer Halbwellcn-Abtaslsehaltung 114 und einer Integrierstufe 116 baucht, stellt einen Rückkopplungskreis zur Steuerung der Phase in dem Sinuswellengencrator dar. der aus einer Phasensieucreinheit 118, einem ßundpußfiltcr 120 und einem Verstärker 122 besieht. Die zweite Wandlerschaltung erzeugt als·) ein sinusförmiges Signal auf der Leitung 117, welches eine sehr stabile Phüsenbcziehung hinsichtlich der entsprechenden Eingangsgröße aufweist. Es ist um 90 Grad gegenüber der Sinuswclle phasenverschoben, die durch die erste Wandlcrsehaltung erzeugt wird. Es sei hervorgehoben, daß die Amplituden-Bezugsgröße für die Differenz In tegrierstufe 110 in der zweiten Wandlerschaltung entsprechend den Ausführungen unter Hinweis auf Fig.4 erhalten wird. Die Amplitudenbezugsgröße in Her Differenz-Integrierstufe 94 der ersten Wandlerschaltung wird jedoch von der Ausgangsgröße der Spitzcnwcrt-Abtastschaluing 108 in der zweiten Wandlerschaltung abgeleitet. Die Amplitude des sinusförmigen Signals, welches in der ersten Wandlerschaltung erzeugt wurde, folgt demzufolge immer der Amplitude des sinusförmigen Signals, welches durch die /weite Wandlcrsehaltung erzeugt wurde. Demnach sind die durch die Wandlcrschaltungcn erzeugten sinusförmigen Signale nicht nur hinsichtlich ihrer Phase zueinander starr, sondern sie sind auch hinsichtlich der Amplitude starr.F i g. 5 shows how a variety of converter circuits can be used to convert generate a multitude of sinusoidal signals that have a certain phase relationship with one another exhibit. The purpose of the circuit in FIG. 5 involves generating two sine waves that are 90 degrees are out of phase. A right, square-shaped signal appears The input line 84 passes through an Invcrrtersuife 86 and a flip-flop 88 which divides the frequency of the square wave by two. The rights ekwellc also passes through flip-flop 90 to produce a signal having a frequency equal to half that of The frequency of the signal on input line 84 is. A monostable multivibrator 91 responds to the flip-flop 88 to cause the flip-flop 90 to be reset. The rectangular signals from the Flip-flops 88 and 90 are therefore 90 degrees out of phase with one another. A first converter circuit has an input circuit. that of a play / enwcrt sampling circuit 92, a differential integration stage 94 and a filter%. The phase detector consists of a half-wave sampling circuit 98 and an integrator 100. Finally, a sine wave generator consists of a phase control unit 102, from a band pass filter 104 and an amplifier 106 and is passed through the input circuit and energize the phase detector to generate a sinusoidal signal uiif of the graduation 107 / u, which is a very stable designation relative to its corresponding having rectangular ring signal. Fine / while converter circuit has an input circuit, which consists of a peak value sampling circuit 108, a Differential integrator 110 and a filter 312. A phase detector consisting of a half-wave scanner circuit 114 and an integrating stage 116 provides a feedback loop for control the phase in the sine wave generator and an amplifier 122. The second converter circuit generates as ·) a sinusoidal signal on line 117, which has a very stable phase relationship with regard to the corresponding input variable having. It is 90 degrees out of phase with the sinus caused by the first Converter circuit is generated. It should be emphasized that the amplitude reference variable for the difference In integration stage 110 in the second converter circuit according to the explanations with reference to Fig.4 is obtained. The amplitude reference value in Her difference integrating stage 94 of the first converter circuit, however, is based on the output variable of the Spitzcnwcrt-Sampling circuit 108 derived in the second converter circuit. The amplitude of the sinusoidal Signal that was generated in the first converter circuit therefore always follows the amplitude of the sinusoidal signal, which is caused by the / wide Converter circuit was generated. Accordingly, the ones generated by the converter circuits are sinusoidal Signals are not only rigid with respect to their phase with respect to one another, but they are also with respect to their amplitude rigid.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 409 537/25 4 sheets of drawings 409 537/25

Claims

Patent claims:

1.Electrical converter for converting a square-wave signal into a sinusoidal signal, with a phase detector circuit, one input of which receives a square-wave signal and the other input a sinusoidal signal and which generates a correction signal which reflects the phase relationship between the quantities at the inputs mentioned, characterized in that an input circuit (10) receiving the square-wave signal, which shifts the square-wave signal in phase by 90 degrees, is provided u.id that a controllable sine wave generator (14) is provided which generates the square-wave signal and phase-shifted by 90 degrees receives the correction signal a) of the phase detector circuit (12) and generates the sinusoidal signal in a specific phase relationship relative to the square-wave signal.

2. Converter according to claim 1, characterized in that the phase detector circuit (12) has the following facilities:

a) a half-wave sampling circuit (16) which responds to the sinusoidal signal and the voltage zero crossings of the square-wave signal responds and generates a signal which is the mean amplitude value of a half period of the reproduces sinusoidal signal and

b) an integration stage (18) which is connected to the half-wave sampling circuit is connected and generates a correction signal which shows the phase relationship between the sinusoidal signal and reproduces the square wave signal.

3. Converter according to claim 2, characterized in that the sine generator (14) follows Facilities includes:

a) a phase control circuit (20) which is connected to the integration stage and as a function a control signal is generated from the correction signal,

b) a band-pass filter (22) which is connected to the phase control circuit (20) and the input circuit (10) and _{generates a sinusoidal signal 4} j with a specific phase relationship to the square-wave signal and

c) an amplifier circuit (24) which is connected to the bandpass filter and which is sinusoidal Signal amplified.

4. Converter according to claim 3, characterized in that the input circuit (10) follows Facilities includes:

a) an amplifier control circuit (26), which the square wave signal and the sinusoidal Receives output signal and the size of the sinusoidal signal is almost equal to the size of a certain reference signal and

b) a filter (28) which is connected to the amplifier control circuit and generates a rectangular signal phase-shifted _{by 90 degrees ^ 0 with respect to the rectangular signal.}

5. Converter according to claim 4, characterized in that the amplification control circuit (26) has the following facilities:

a) a peak value sampling circuit (30), which by the square wave signal and the sinusoidal output signal is controlled and the peak value of the sinusoidal output signal as a function of the square wave signal is sampled and

b) a difference integrating stage (32). which of the peak value sampling circuit and is driven by the square-wave signal and adjusts the size of the square wave signal so that the sinusoidal output signal is kept at a certain reference value.